ЕКА сообщило, что слои водяного льда загрязняют обзор космического телескопа «Евклид», который в настоящее время находится на орбите в точке Лагранжа L2 системы Земля-Солнце на расстоянии 1,5 млн км.
Это обычная проблема для космических аппаратов, находящихся в условиях космического холода, но для этой высокочувствительной миссии, требующей удивительной точности для проведения исследований темной Вселенной, ее необходимо решить как можно скорее.
Сейчас европейские команды миссии тестируют новую процедуру размораживания оптики, постепенно оттаивая лед, осевший на конструкции аппарата. В случае успеха этот план будет проверен, чтобы сохранить оптику «Евклида» максимально свободной ото льда до конца научной деятельности.
Что случилось с «Евклидом»?
В течение последних нескольких месяцев, пока шла настройка и калибровка приборов «Евклида» после запуска и подготовка к началу работы, команды экспертов, отвечающих за научные операции миссии, заметили небольшое, но постепенное уменьшение количества света, измеряемого звездами, которые неоднократно наблюдались с помощью прибора VISible (VIS).
Тогда они поняли, что «Евклид» столкнулся с общей проблемой, с которой сталкиваются космические аппараты после прибытия в космос: вода, поглощенная из воздуха во время сборки на Земле, постепенно выделяется из некоторых компонентов космического аппарата.
В ледяном холоде космического пространства молекулы воды стремятся прилипнуть к первой попавшейся поверхности из-за поверхностного натяжения воды. И когда они попадают на высокочувствительную оптику аппарата, это может привести к проблемам.
Первые тестовые изображения приборов NISP (слева) и VIS (справа) космического телескопа ЕКА «Евклид».
Команды миссии предполагали, что произойдет нечто подобное. Конечно, практически невозможно построить и запустить космический аппарат с Земли без того, чтобы в него не просочилась часть воды из атмосферы. По этой причине сразу после запуска была проведена кампания «газовыделения», в ходе которой телескоп нагревался бортовыми нагревателями, а также частично облучался Солнцем, в результате чего большая часть молекул воды, присутствовавших на поверхности «Евклида» или в непосредственной близости от нее, была удалена.
Проблема, похоже, сохраняется
Однако значительная часть этой воды сохранилась даже после кампании газовыделения, впитавшись в многослойную изоляцию. И теперь она медленно выводится в вакуум космоса и ухудшает обзор телескопа.
Команда «Евклида» провела целый ряд исследований, в том числе лабораторные исследования того, как крошечные слои льда на поверхности зеркал рассеивают и отражают свет, за которыми последовали месяцы калибровки в космосе. Теперь им удалось установить, что на зеркалах оптики «Евклида» замерзло несколько слоев молекул воды. Вероятно, их толщина составляет от пары до нескольких десятков нанометров, что эквивалентно ширине нити ДНК.
Поэтому, пока продолжаются наблюдения и научные исследования «Евклида», команда разработала план, как понять, где находится лед в оптической системе, и смягчить его воздействие сейчас и в будущем, если он продолжит накапливаться.
Новая процедура размораживания Евклида
Самым простым вариантом было использовать процедуру дезактивации, разработанную перед запуском, и прогреть весь космический аппарат. Включив каждый бортовой обогреватель на несколько дней и медленно повышая температуру с примерно -140° C до -3° C в определенных частях аппарата.
Эта процедура очистит оптику от льда, но при этом нагреет всю механическую конструкцию телескопа. А поскольку большинство материалов расширяются при нагревании, они не обязательно вернутся в точно такое же состояние после недельного охлаждения. А это означает потенциально возможное изменение оптической юстировки «Евклида».
Это не очень хорошо для такой деликатной миссии, где влияние на оптику может проявиться при изменении температуры даже на доли градуса, что потребует как минимум нескольких недель тонкой калибровки.
Поэтому, чтобы ограничить изменения температуры, команда начнет с индивидуального нагрева оптических частей космического аппарата, не подверженных риску, расположенных в местах, где попавшая вода вряд ли загрязнит другие компоненты. Они начнут с двух зеркал Евклида, которые можно нагревать независимо друг от друга.
Если потеря света сохранится и начнет влиять на научные исследования, они продолжат нагревать другие наборы зеркал Евклида, проверяя каждый раз, какой процент фотонов возвращается.
Изображение овальной проекции нашего ночного неба и областей, которые будет наблюдать космический телескоп «Евклид». Телескоп «Евклид» изучит более трети неба, сосредоточившись на внегалактических источниках.
Необходимо долгосрочное решение
Постепенное потепление, предусмотренное командой, должно восстановить и сохранить невероятные возможности Евклида, но такая процедура проводится впервые. ЕКА заявило, что предположения о том, на какие поверхности влияет отложение льда, вполне обоснованы. Однако они не могут быть подтверждены с полной уверенностью до тех пор, пока операции не будут непосредственно протестированы.
Ученые и инженеры, работающие над решением проблемы, надеются, что, изолировав пораженную область, можно будет в будущем по мере необходимости обогревать именно этот участок аппарата.
Поскольку небольшое количество воды будет выходить из «Евклида» на протяжении всей миссии, необходимо долгосрочное решение для регулярного размораживания оптики. Не отнимая при этом слишком много времени от номинальной шестилетней продолжительности миссии.
